Обеспечение единства и достоверности измерений в физической культуре и спорте
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО «Марийский государственный университет»
Факультет физической культуры
М.М.Полевщиков
Цикл лекций по курсу
« СПОРТИВНАЯ МЕТРОЛОГИЯ»
ЛЕКЦИЯ 6: Государственная метрологическая служба России.
ЛЕКЦИЯ 7: Обеспечение единства и достоверности измерений в физической культуре и спорте.
Йошкар-Ола
2008
УДК 796
Полевщиков М.М. Спортивная метрология. Лекция 6: Государственная метрологическая служба России. Лекция 7: Обеспечение единства и достоверности измерений в физической культуре и спорте. / Марийский государственный университет. –Йошкар-Ола: МарГУ, 2008г. –23с.
ISBN 5-900871-51-7
Цикл лекций предназначен для студентов очного и заочного отделений факультетов физической культуры педагогических университетов и институтов. В сборниках содержится теоретический материал по основам метрологии, стандартизации, раскрывается содержание управления и контроля в процессе физического воспитания и спорте.
Предлагаемое пособие будет полезно не только студентам при изучении учебной дисциплины «Спортивная метрология», но и преподавателям вузов, аспирантам, занимающихся научно-исследовательской работой.
Марийский государственный
университет, 2008.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ
МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА
РОССИИ
Метрологические характеристики средств измерений.
Государственный метрологический контроль и надзор
за средствами измерений
Поверка и калибровка средств измерений
Метрологические характеристики средств измерений.
В зависимости от структурной схемы и конструктивного использования средств измерений (СИ) проявляются их свойства, определяющие качество получаемой измерительной информации: точность, сходимость и воспроизводимость результатов измерений. Характеристики свойств СИ, оказывающие влияние на результаты измерений и их точность, называются метрологическими характеристиками средств измерений. Одним из важнейших условий для реализации единства измерений является обеспечение единообразия СИ. Под ним понимается состояние СИ, когда они проградуированы в узаконенных единицах, и их метрологические характеристики соответствуют установленным нормам. В последние годы нормирование производится согласно положениям ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». В этом стандарте они разбиты на группы.
Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений. К ним относятся:
- функция преобразования измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с неименованной шкалой или со шкалой, градуированной в единицах, отличных от единиц входной величины;
- значение однозначной или значение многозначной меры;
- цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;
- вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде.
Характеристики погрешностей средств измерений.
Характеристики систематической составляющей погрешности средств измерений:
- значение систематической составляющей s ;
- значение s наряду с математическим ожиданием М s и средним квадратическим отклонением s. При этом систематическая погрешность рассматривается как случайная величина на множестве СИ данного типа.
2.2. Характеристики случайной составляющей погрешности СИ:
- среднее квадратическое отклонение;
- нормализованная автокорреляционная функция или функция спектральной плотности;
- случайная составляющая погрешности от гистерезиса (вариация выходного сигнала СИ). Вариацией выходного сигнала называется погрешность СИ, представляющая разность показаний, получаемых при измерениях одного значения, сначала – приближением к нему со стороны меньших значений, затем – со стороны больших значений шкалы.
2.3. Характеристика погрешности СИ в случае, когда систематическая и случайная составляющие не разделяются.
Характеристика чувствительности средств измерений к влияющим величинам. К ним относятся функции влияния и изменения значений метрологических характеристик средств измерений, вызванные изменениями влияющих величин в пределах рабочего диапазона.
Динамические характеристики средств измерений.
Полные динамические характеристики аналоговых СИ, которые можно рассматривать как линейные:
- переходная характеристика;
- импульсная переходная характеристика;
- амплитудно-частотная и амплитудно-фазовая характеристики;
- передаточная функция.
Частные динамические характеристики аналоговых СИ:
- время реакции;
- постоянная времени;
- коэффициент демпфирования.
Частные динамические характеристики аналого-цифровых преобразователей (АЦП), цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), цифровых измерительных приборов:
- время реакции;
- погрешность датирования отсчета;
- максимальная частота (скорость) измерений.
Динамические характеристики аналого-цифровых СИ, в том числе измерительных каналов измерительных систем, включающих АЦП, время реакции которых больше интервала времени между двумя измерениями.
Характеристики СИ, позволяющие учесть их взаимодействие с подключенным к входу или выходу объектом измерений, цифро-печатающим устройством и др.
Значения неинформативных параметров выходного сигнала, обеспечивающие нормальную работу устройств, подключенных к СИ. К неинформативным относятся параметры, не связанные функционально с измеряемой величиной.
Правила выбора комплексов нормируемых метрологических характеристик для конкретных типов СИ, способы нормирования и формы их представления в нормативно-технических документах, математические описания оценок (статистических) характеристик погрешностей средств измерений установлены в ГОСТ 8.009-84. Методы расчета характеристик погрешности СИ в реальных условиях эксплуатации рекомендованы в РД 50-453-84.
Учет всех нормируемых метрологических характеристик СИ – сложная и трудоемкая процедура, оправданная только при измерениях очень высокой точности. В обиходе и на производстве, как правило, такая точность не нужна. Поэтому для СИ, используемых повседневно, принято деление на классы точности.
Классом точности называется обобщенная характеристика всех средств измерений данного типа, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешности. В стандартах на СИ конкретного типа устанавливаются требования к метрологическим характеристикам, в совокупности определяющие класс точности СИ.
Классы точности присваиваются типам СИ с учетом результатов государственных приемочных испытаний. Общие положения деления СИ на классы точности, способы нормирования метрологических характеристик и обеспечения классов точности установлены в ГОСТ 8.401.
Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса СИ, приводятся в нормативной документации. Обозначения могут иметь форму прописных букв латинского алфавита или римских цифр (1, П, Ш и т.д.) с добавлением условных знаков. Смысл таких обозначений раскрывается в нормативно-технической документации.
Государственный метрологический контроль и
надзор (ГМК и Н)
Метрологический контроль и надзор – деятельность, осуществляемая органом Государственной метрологической службы или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм.
Государственный метрологический надзор осуществляется за выпуском, состоянием и применением СИ, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, соблюдением метрологических правил и норм с целью защиты прав и интересов граждан, правопорядка и экономики РФ от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.
Закон «Об обеспечении единства измерений» устанавливает следующие виды государственного метрологического контроля:
- утверждение типа средств измерений;
- поверка средств измерений, в том числе эталонов;
- лицензирование деятельности юридических и физических лиц на право изготовления, ремонта, продажи и проката средств измерений.
Государственный метрологический контроль и надзор распространяются на следующие сферы деятельности:
- здравоохранение, ветеринарию, охрану окружающей среды, обеспечение безопасности труда;
- торговые операции и взаимные расчеты между покупателем и продавцом;
- государственные учетные операции;
- обеспечение обороны государства;
- геодезические и гидрометеорологические работы;
- банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции;
- производство продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд в соответствии с законодательством РФ;
- испытание и контроль качества продукции в целях определения ее соответствия обязательным требованиям государственных стандартов РФ;
- обязательную сертификацию продукции и услуг;
- измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда, государственных органов управления РФ;
- регистрацию национальных и международных спортивных рекордов.
Разрабатываемые, производимые, поступающие по импорту и находящиеся в эксплуатации средства измерений делятся на две группы:
- предназначенные для применения и применяемые в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора (ГМК и Н). Эти средства измерений признаются годными для применения после их испытаний и утверждения типа и последующих первичной и периодической поверок;
- не предназначенные для применения и не применяемые в сферах распространения ГМК и Н. За этими средствами измерений надзор со стороны государства (Госстандарта России) не производится. Юридические и физические лица – владельцы такого рода средств измерений сами должны устанавливать систему поддержания их в работоспособном состоянии (в соответствии с условиями эксплуатации и установленными требованиями), в том числе в рамках Российской системы калибровки и добровольной сертификации средств измерений.
Аналогом регистрации на право поверки выступает аккредитация метрологических служб юридических лиц на право поверки средств измерений.
Государственный метрологический надзор осуществляется в объединениях, на предприятиях, в организациях и учреждениях вне зависимости от вида собственности и ведомственной принадлежности.
Основными задачами метрологического контроля являются:
- определение соответствия выпускаемых СИ утвержденному типу;
- определение состояния и правильности применения СИ, в том числе эталонов, применяемых для поверки СИ;
- определение наличия и правильности применения аттестованных методик выполнения измерений;
- соблюдение метрологических правил и норм в соответствии с законом РФ «Об обеспечении единства измерений» и действующими нормативными документами ГСИ (лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату СИ).
По срокам проведения проверки метрологических правил и норм могут быть плановыми (периодическими), внеплановыми (внеочередными) и повторными. Плановые проверки проводятся на предприятии не реже 1 раза в 3 года в соответствии с графиком их проведения, составляемым органом Государственной метрологической службы. Внеплановые проверки проводятся по инициативе потребителей продукции, местных органов власти, общества защиты прав потребителей, торговой инспекции или других контрольно-надзорных органов в целях решения конкретных задач, связанных с выявлением и устранением отрицательных последствий недостоверных результатов измерения. Повторные проверки проводятся в целях контроля выполнения предписаний органов госнадзора, полученных предприятием по результатам предыдущей проверки.
Важным видом государственного метрологического контроля является утверждение типа средства измерений, которое проводится в целях обеспечения единства измерений в стране, постановки на производство и выпуска в обращение СИ, соответствующих требованиям, установленным в нормативных документах (Рис.1). Решение об утверждении типа принимается Госстандартом России по результатам обязательных испытаний СИ для целей утверждения типа.
|
|
Изготовители средств измерений
|
|
|
|
Средства измерений
|
|
|
|
|
|
|
Испытания для утверждения типа
|
|
|
|
Государственный центр испытаний средств измерений
|
|
|
|
|
|
|
Утверждение типа
|
|
|
|
Госстандарт РФ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средства измерений серийного производства
|
|
|
Средства измерений единичных экземпляров
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Первичная поверка
|
|
|
Периодическая поверка
|
|
Органы ГМС Аккредитованные метрологические службы
|
|
|
Органы ГМС Аккредитованные метрологические службы
|
Рис.1. Схема утверждения типа и поверки средств измерений при государственном метрологическом контроле.
Поверка и калибровка средств измерений.
Как уже отмечалось выше, первой составляющей государственного метрологического контроля является утверждение типа средств измерений. Второй составляющей государственного метрологического контроля – поверка средств измерений.
Поверка средств измерений – совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы (органами ГМС) или другими уполномоченными на то органами с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным требованиям.
Перечни групп СИ, подлежащих поверке, утверждаются Госстандартом России. Право поверки может быть по решению Госстандарта России предоставлено аккредитованным метрологическим службам юридических лиц, деятельность которых осуществляется в соответствии с действующим законодательством и нормативными документами по обеспечению единства измерений и контролируется органами Государственной метрологической службы по месту расположения этих юридических лиц (ПР 50.2.006-94).
В развитие Закона Госстандарт России утвердил ряд документов, регламентирующих различные аспекты поверочной деятельности. Основные из них:
ПР 50.2.006-94 «ГСИ. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения»;
ПР 50.2.012-94 «ГСИ. Порядок аттестации поверителей средств измерений"»
ПР 50.2.007-94 «ГСИ. Поверительные клейма».
В сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора юридические и физические лица, выпускающие СИ из производства или ремонта, ввозящие СИ и использующие их в целях эксплуатации, проката или продажи, обязаны своевременно представлять СИ на поверку.
Согласно ГОСТ 8.513 поверка может быть первичной, периодической, внеочередной, инспекционной и экспертной.
Первичной поверке подвергаются средства измерений утвержденных типов, которые произведены или отремонтированы в России, ввезены по импорту за исключением ситуации действия соответствующего соглашения (договора) о взаимном признании результатов поверки между Госстандартом РФ и национальной организацией по метрологии другой страны.
Периодической поверке подлежат средства измерений, находящиеся в эксплуатации или на хранении, через определенные межповерочные интервалы. Методической основой для проведения периодических поверок служит документ МИ 1872-88 «ГСИ. Межповерочные интервалы образцовых средств измерений. Методика определения и корректировки», а также МИ 218-92 «ГСИ. Межповерочные и межкалибровочные интервалы средств измерений. Методика определения».
Внеочередную поверку проводят при эксплуатации (хранении) средств измерений в случаях:
- повреждения знака поверительного клейма, а также утраты свидетельства о поверке;
- ввода в эксплуатацию средств измерений после длительного хранения (более одного межповерочного интервала);
- проведения повторной настройки, известного или предполагаемого ударного воздействия на средство измерений или неудовлетворительной работы прибора;
- продажи (отправки) потребителю средств измерений, не реализованных по истечении срока, равного половине межповерочных интервалов на них;
- применения средств измерений в качестве комплектующих по истечении срока, равного половине межповерочных интервалов на них.
Инспекционной поверке выборочно подвергают средства измерений при проведении государственного метрологического контроля и надзора, когда устанавливают правильность результатов последней поверки и соответствие межповерочных интервалов условиям эксплуатации.
Экспертную поверку проводят при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности их к применению.
Третья составляющая государственного метрологического контроля – лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений. Порядок лицензирования определен правилами по метрологии ПР 50.2.005-94 «ГСИ. Порядок лицензирования деятельности по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений».
Под лицензированием понимается выполняемая в обязательном порядке процедура выдачи лицензии юридическому или физическому лицу на осуществление им деятельности, не запрещенной действующим законодательством и подлежащей обязательному лицензированию. В таком случае лицензия – это разрешение, выдаваемое органом Государственной метрологической службы на закрепленной за ним территории юридическому или физическому лицу (лицензиату) на осуществление им деятельности по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений.
Для сохранения единства измерений в сферах, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору, повышения эффективности работ по формированию измерительного парка страны, а также для защиты интересов потребителей средств измерений были созданы Система добровольной сертификации средств измерений на соответствие метрологическим нормам и правилам и Российская система калибровки средств измерений (РКС).
Калибровка средств измерений – это совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средств измерений, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору. Калибровка заменила ранее существовавшую в нашей стране ведомственную поверку и метрологическую аттестацию средств измерений. В отличие от поверки, которую осуществляют органы государственной метрологической службы, калибровка может проводиться любой метрологической службой (или физическим лицом) при наличии надлежащих условий для квалифицированного выполнения этой работы. Калибровка – добровольная операция и ее может выполнить также и метрологическая служба самого предприятия. Это еще одно отличие от поверки, которая обязательна и подвергается контролю со стороны органов ГМС.
Возможны следующие варианты организации калибровочных работ:
- предприятие самостоятельно организует у себя проведение калибровочных работ и не аккредитуется ни в какой системе;
- предприятие, заинтересованное в повышении конкурентоспособности продукции, аккредитуется в Российской системе калибровки (РСК) на право проведения калибровочных работ от имени аккредитовавшей его организации;
- предприятие аккредитуется в РСК с целью выполнения калибровочных работ на коммерческой основе;
- предприятия, аккредитовавшиеся на право поверки средств измерений, одновременно получают аттестат аккредитации на право проведения калибровочных работ по тем же видам (областям) измерений;
- метрологические институты и органы Государственной метрологической службы регистрируются в РСК одновременно как органы аккредитации и как калибровочные организации;
- аккредитация предприятия в качестве калибровочной лаборатории в зарубежной калибровочной службе открытого типа (Рис.2.).
Госстандарт России СОВЕТ РСК
Центральный орган РСК
Научно-методический Регистрация органов
центр РСК аккредитации
Аккредитующие органы (государственные
научные метрологические центры
органы Государственной метрологической службы
Аккредитация
Метрологические службы юридических лиц
аккредитованные на право проведения
калибровочных работ
Аккредитация
Средства измерений
Рис.2. Схема российской службы калибровки.
Субъектами РСК являются:
- метрологические службы юридических лиц, аккредитованные на право калибровки средств измерений с использованием эталонов, подчиненных государственным эталонам единиц величин;
- государственные научные метрологические центры (метрологические институты Госстандарта России) и органы Государственной метрологической службы, зарегистрированные в РСК как аккредитующие органы, имеющие право аккредитовывать метрологические службы юридических лиц на право калибровки средств измерений;
- Госстандарт России, являющийся центральным органом РСК, координирующим деятельность субъектов РСК;
- ВНИИ метрологической службы, осуществляющий функции по организационному, методическому и информационному обеспечению деятельности РСК;
- Совещательный орган РСК – Совет РСК, образованный Госстандартом России для формирования и обсуждения проектов решений центрального органа РСК по вопросам технической политики деятельности РСК.
Правовые основы калибровки средств измерений определяются ст.23 Закона РФ «Об обеспечении единства измерений».
Календарный промежуток времени, по истечении которого средство измерения должно быть направлено на калибровку независимо от его технического состояния называют межкалибровочным интервалом. Аналогичное понятие и межповерочного интервала.
Допускается применение четырех методов поверки (калибровки) средств измерений:
непосредственное сличение с эталоном;
сличение с помощью компаратора;
прямые измерения величины;
косвенные измерения величины.
Сертификат о калибровке – документ, удостоверяющий факт о результаты калибровки СИ, который выдается организацией, осуществляющей калибровку.
В соответствии с Законом РФ «О сертификации продукции и услуг» в России создана Система сертификации средств измерений, которая носит добровольный характер и удостоверяет соответствие измерительных средств заявителей метрологическим правилам и нормам. Организационно в Систему входят: Управление метрологии Госстандарта РФ – Центральный орган системы, Координационный Совет, Апелляционный комитет, Научно-методический центр – Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС), органы по сертификации, испытательные лаборатории (центры) средств измерений.
Введение в действие Системы сертификации средств измерений основано на соответствующих рекомендациях по порядку проведения работ, аккредитации органов по сертификации, Реестру Системы (МИ 2277-93 – МИ 2279-93).
Порядок проведения сертификации в общем случае включает:
- представление заявителем в Центральный орган заявки на проведение сертификации;
- рассмотрение заявки и принятие по ней решения;
- направления заявителю решения по заявке;
- проведение испытаний;
- сертификацию производства или системы качества, если это предусмотрено принятой схемой сертификации;
- анализ полученных результатов и принятие решения о возможности выдачи сертификата соответствия;
- регистрацию материалов испытаний и выдачу сертификата соответствия;
информацию о результатах сертификации.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какие свойства средств измерений определяют качество получаемой измерительной информации?
2. Что называют метрологическими характеристиками средств измерений?
3. Что является характеристиками погрешностей средств измерений?
4. Что называется классом точности средства измерений?
5. Где обозначаются классы точности средств измерений?
6. Какая деятельность может называться ГМК и Н?
7. Для чего осуществляется ГМН?
8. Какие виды ГМК устанавливает Закон «Об обеспечении единства измерений»?
9. Каковы задачи ГМК?
10. Как часто проводятся плановые проверки соблюдения метрологических правил и норм?
11. По чьей инициативе проводятся внеплановые проверки?
12. В каких целях проводятся повторные проверки?
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА И ДОСТОВЕРНОСТИ
ИЗМЕРЕНИЙ В ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ И СПОРТЕ
Организация и проведение поверки средств измерений
Образцовые стенды для поверки и метрологической
аттестации технических средств измерений
Организация и проведение поверки средств измерений.
Для установления правильности показаний приборов необходимо проводить периодическую поверку всей аппаратуры, используемой в контроле и диагностике, управлении тренировочным процессом и научных исследованиях в спорте.
Поверку проводят при помощи образцовых средств измерений, для которых разработаны соответствующие поверочные схемы, устанавливающие соподчинение эталонов, образцовых и рабочих мер и приборов, а также значение погрешностей при передаче единиц измерения от эталонов к образцовым средствам измерения и рабочим приборам.
Поверочные схемы подразделяются на общероссийские и локальные (разработанные отдельными органами Государственной метрологической службы или ведомственных метрологических служб).
Общероссийские поверочные схемы утверждаются в качестве государственных стандартов и служат основанием для составления локальных поверочных схем и разработки государственных стандартов на методы и средства поверки образцовых и рабочих средств измерений.
Практическое осуществление поверочной схемы сложный динамический процесс, в котором решается большое число организационно-технических, экономических и научных проблем (рис.3).
Метод передачи